Как он использует высоковольтную электрическую дугу для «сварки» двух стеклянных нитей вместе?
Сварочный аппарат для оптоволокна использует высоковольтную электрическую дугу для сваривания двух стеклянных нитей (оптических волокон) посредством контролируемого термического плавления и поверхностного натяжения. Это критически важный процесс в технологии FBG, особенно при соединении датчиков с подводящими волокнами или создании волоконных цепочек.
Физика сварки плавлением
- Выравнивание: Перед подачей дуги сварочный аппарат использует высокоточные двигатели и систему камер (Profile Alignment System или PAS) для выравнивания сердцевин двух стеклянных нитей. Для высокопроизводительных продуктов, таких как оптическое волокно OFSCN® SM с полиимидным покрытием, точное выравнивание сердцевины необходимо для минимизации потерь сигнала.
- Предварительная сварка (Очистка): Сначала подается кратковременная дуга малой мощности. Эта дуга «предварительной сварки» сжигает любую микроскопическую пыль или остатки покрытия (например, полиимида или акрилата), которые остаются на концах волокна после снятия оболочки и скола.
- Основная дуга ( «Сварка»): Устройство генерирует высоковольтный разряд (обычно несколько тысяч вольт) между двумя вольфрамовыми электродами. Это создает плазменную дугу с температурой, превышающей 1600°C. Поскольку стеклянная (кремнеземная) оболочка волокна имеет температуру плавления около 1400°C–1600°C, концы нитей расплавляются.
- Молекулярная диффузия и поверхностное натяжение: Пока стекло находится в расплавленном состоянии, два конца волокна сдвигаются вместе («перекрытие»). Поверхностное натяжение жидкого кремнезема помогает самопроизвольно выровнять оболочку, в то время как молекулы двух нитей сливаются в единую непрерывную стеклянную структуру.
- Охлаждение: Дуга прекращается, и стекло почти мгновенно затвердевает, создавая постоянное соединение с низкими потерями.
Важность в применениях FBG
В области волоконно-оптических датчиков на основе брэгговских решеток (FBG) качество сварки плавлением определяет механическую прочность и термическую стабильность массива датчиков. Например, при использовании оптического волокна OFSCN® 300°C SM с полиимидным покрытием параметры сварки должны быть тщательно настроены, поскольку тонкое покрытие (155 мкм) требует точного обращения по сравнению со стандартными волокнами 255 мкм.
Визуальные изображения стандартных компонентов:
Дополнительные технические сведения об оптических волокнах, используемых в этих процессах, можно найти по ссылке:
Специальные оптические волокна OFSCN®